光绪二十二年二月十三日生于山东聊城一个举人之家，初字梦簪。祖籍江西永丰，先祖傅以渐，是清代顺治年间的首任状元。
宣统元年，就读于天津府立中学堂。 民国二年考入北京大学预科。民国五年升入北京大学文科，本科国文门，曾著《文学革新申义》响应胡适的《文学改良刍议》，提倡白话文。
民国七年夏，受到民主与科学新思潮的影响，与罗家伦、毛准等组织新潮社，创办《新潮》月刊，提倡新文化，影响颇广，从而成为北大学生会领袖之一。
民国八年，五四运动期间，傅斯年担任游行总指挥，后因受胡适思想影响，反对“过急”运动；不久退出学运，回到书斋。
民国八年（1919年）夏，傅斯年大学毕业后考取庚子赔款的官费留学生，负笈欧洲，先入英国爱丁堡大学，后转入伦敦大学研究院，研究学习实验心理学、生理学、数学、物理以及爱因斯坦的相对论、勃朗克的量子论等。
民国十二年，傅斯年入柏林大学哲学院，学习比较语言学等。
民国十五年冬，傅斯年应中山大学之聘回国。民国十六年（1927年）任中山大学教授，文学院院长，兼任中国文学和史学两系主任。同年在中山大学创立语言历史研究所，任所长。此后数年，他一直工作在学界，掌管过西南联大、北京大学以及台湾大学的校政，培养出了大批优秀学生，可谓桃李满天下。
同年，四·一二政变发生后，傅斯年写信给李石曾，表示赞同蒋介石的清党。
民国十七年，傅斯年受蔡元培先生之聘，筹立中央研究院历史语言研究所。同年底，历史语言所成立，傅斯年任专职研究员兼所长，创办《历史语言研究所集刊》，任主编。
民国十八年春，中央研究院历史语言研究所从广州迁往北平，傅斯年兼任北京大学教授，讲授“中国上古史专题研究”及“中国古代文学史”。其间先后兼任社会科学研究所所长，中央博物院筹备主任，国民参政会参政员，中央研究院总干事，政治协商会议委员，北京大学代理校长等职。
民国二十一年，他参加胡适主持的独立评论社，在《独立评论》周刊上发表的政论文章，拥蒋反共，但赞成抗日，对南京国民政府的外交路线有所批评。
九一八事变后，傅斯年于民国二十一年10月出版了《东北史纲》一书，针对日本学者“满蒙在历史上非中国领土”的反动言论，从历史角度详细地论证了东北自古就是中国领土的史实，字里行间洋溢着强烈的民族主义价值观。
此书后由李济翻译成英文，送交国际联盟。《东北史纲》一书为李顿调查团报告书明确指出东北三省“为中国之一部，此为中国及各国公认之事实”起到了重要作用。
民国二十六年，傅斯年赴重庆，连续四次当选国民参政会参政员。担任中央研究院史语所所长。
抗日战争爆发后，任国民参政会参政员，兼任西南联大教授，主张抗战，抨击贪官污吏。抗战胜利后，一度代理北京大学校长。
民国二十八年5月，傅斯年兼任北大文科研究所所长。
民国三十七年，当选南京国民政府立法委员。同年当选为中央研究院院士。
1949年1月，傅斯年随历史语言研究所迁至台北，并兼台湾大学校长。在政治上，傅斯年要求严惩贪官污吏，整治政风，反对“中国走布尔什维克道路”；在学术上，信奉考证学派传统，主张纯客观科学研究，注重史料的发现与考订，发表过不少研究古代史的论文，并多次去安阳指导殷墟发掘。他主持历史语言研究所期间，延揽一流人才，作出不少成绩。
晚年傅斯年身体肥胖，患有高血压，医生嘱咐他少吃盐或不吃盐，并戒肉类荤腥。又查出患有胆结石。
1950年12月20日上午，傅斯年在台湾省议会答复教育行政质询时过度激动，讲完话时，大约是6时10分，傅斯年满含怨气地慢步走下讲坛。
就在即将回到座位时，他突然脸色苍白，步履踉跄，坐在台下的陈雪屏见状，赶紧上前搀扶，只说了一句“不好！”便倒在陈雪屏怀中昏厥过去。离得较近的议员刘传来赶紧跑上前来，把傅斯年扶到列席人员的坐席上，让其躺下，顺便拿陈雪屏的皮包做了枕头。从此傅进入昏迷状态。 “突患脑溢血逝世于议场”，享年54岁。
傅斯年逝世后，葬于台湾大学校园，校内设有希腊式纪念亭傅园及“傅钟”；其中，“傅钟”启用后成为台湾大学的象征，每节上下课会钟响21声，因傅斯年曾说过：“一天只有21小时，剩下3小时是用来沉思的。”
傅斯年在九·一八事变发生后不久就有了撰写《东北史纲》这一想法。在《东北史纲》的“卷首引语”中，傅斯年交代了其两大撰写动机。首先是让国人了解东北历史，其次是抨击日本史家的“满蒙在历史上非支那领土”等错误观点。除了傅斯年在书中所讲的两个撰写动机外，还有一个动机是争取得到国联的支持，并且这一动机获得了成功。
当时列入写作计划的《东北史纲》便是他们实施书生救国的重要内容之一，傅斯年、方壮猷、徐中舒、萧一山、蒋廷黻等当时著名史学专家都积极参加了这部著作的撰写。 傅斯年东北史研究的主要观点集中在由他所撰著的《东北史纲》第一卷及其他论文之中。
傅斯年反驳了日本御用学者和军国主义者的“满蒙在历史上非支那领土”的观点。在《东北史纲》中，他通过研究东北历史，得出结论：东三省自古既是属于中国。他说：“东北之为中国，其意义正如日月经天者尔。”并且就历史而论，“渤海三面皆是中土文化发祥地，辽东一带，永为中国之郡县，白山黑水久为中国之藩封。永乐奠定东北，直括今俄领东海滨阿穆尔省，满洲本大明之臣仆，原在职贡之域，亦即属国之人。就此二三千年之历史看，东北之为中国，与江苏或福建之为中国又无二致也。”輦輱訛通过对东北史的研究得出东北自古就是中国领土的结论。
傅斯年不仅提出“东北自古中国论”，还强调辽宁、吉林、黑龙江三省应该称为“东北”而非“满洲”，纠正了一直以来日本对此区域的错误称谓。主张用“建州”代替“满洲”的地名称谓，并就“满洲”一词进行了考证。“渤海之建州为一地名，历辽金元而未改。明永乐之设建州卫，实沿千年之旧习俗，并非创制。建州之称既远在先代满洲之称尚不闻于努尔哈赤时，两字若为一词，只能满洲为建州之讹音，决不能建州为满洲之误字。”
輦輲訛通过对《满洲源流考》等史书的考证，他认为“满洲一词，谓为建州一词旨亥豕鲁鱼可也”。指出“满洲”本非地名，又非政治区域名，乃是日本对中国东北别有用心者所造之名词。
“此名词之通行，本凭借侵略中国以造‘势力范围’之风气而起，其‘南满’、‘北满’、‘东蒙’等名词，尤为专图侵略或瓜分中国而造之名词，毫无民族的、地理的、政治的、经济的根据。”輦輳訛明确指出，日本学术界用“满洲”一词来指代东北，企图通过用这种地名称谓来为它的“满蒙在历史上非支那论”提供理论根据，是别有用心的。
傅斯年在著述中，用了大量的篇幅阐述了东北与中国北部在远古为同一种族。他运用考古学方面的材料，来说明“吾等今已确知虽在混用新石器时代，东北区域在人种及文化上已与北中国为一体”。
引用美国学者安特生的考古结论：河南仰韶所发现的贝环，在奉天沙锅屯穴居中“惊人的常遇到”，而且在奉天穴居下层中发现的带彩陶器残片，与“河南遗址所发见用具系统中最可注意的一事也”。正是这两点，安特生得出奉天穴居与河南遗留不仅时代上大致相同，而且属于统一的民族与文化的部类。安特生的研究结论也证明沙锅屯居民与仰韶居民及北部中国人为一类。
傅斯年不仅使用美国学者的结论，而且引用了日本东京帝国大学滨田耕作教授关于旅顺貔子窝的考古发现。京都帝国大学医学部清也谦次教授认为“石器时代之貔子窝人，谓为与近代支那人之祖先为一事，实最可通之说也”。这些结论被傅斯年作为有力的证据，证明了远古时期东北地区与中原在人种及文化方面都有密切的联系。
傅斯年又通过诸史中的《东夷传》来考证东夷部落在生活习俗方面与中原的关系，认为：“诸史东夷传所载之习俗，如居山寨而不游牧，饲豕，箕坐，妇贞，三年丧，以弓矢为最要战具，巫俗等，皆与中国人生活有基本的共同。”
据他推断，在汉语形成之先，“当有一共同之民族或种族，为黄河下半淮水济水辽水浿水各流域或更至松花江乌苏里江嫩江流域之后代居民，安置一个基础的因素，故考人类者，见东北与关内人种之共同，治比较民俗者，见其下层文化之相关，虽后来因黄河流域文明迈进之故，在东北者一时追不上，若文质异途者，究不过上层差别，故易于因政治之力量而混同也”。
傅斯年于1933年发表的《夷夏东西说》中，明确提出了“商代发迹于东北渤海与古兖州是其建业之地”的说法。为此，他提出《诗经·商颂》中的“天命玄鸟，降而生商”,“有娀方将，帝立子生商”。“商颂中所谓‘玄鸟’及‘有娀’之本事，在于宗祖以卵生而创业。
后代神话与此说属于一源而分化者，全在东北民族及淮夷”輧辏讹，进而认为夫余、高句丽以及满族有关祖先卵生神话都与商有关。“然则商颂中此一神话，与上文所举后来东北各部族中之神话，明明白白是一件事，至少是一个来源。持此以证商代来自东北，固为不足，持此以证商代之来源与东北有密切关系，至少亦是文化的深切接触与混合，乃是颇充足，很显然的。”
傅斯年回国后在中山大学教书，民国十六年秋，在中山大学创办“语言历史研究所”。 民国十七年10月，傅斯年又在中山大学语言历史研究所的基础上，筹备建立了中央研究院历史语言研究所。成立后他即任所长，一直到1950年去世。他以史语所为基础，对中国近代学术事业作出很大贡献。
为近代中国学术事业培养了一大批优秀人才。首先他拉了一大批著名学者到史语所领导研究工作，如：陈寅恪、徐中舒、赵元任、李方桂、罗常培、李济、董作宾、梁思永。民国十六年到民国二十六年是史语所的鼎盛时期，傅斯年收罗很多人才到史语所来。这些人或多或少都受过傅斯年的培养，也或多或少继承了他严谨的重材料、重考证的学风。
傅斯年成立中央研究院历史语言研究所后，还参与抢救、整理明清档案。清朝内阁大库的档案，内有诏令、奏章、则例、移会、贺表、三法司案卷、实录、殿试卷及各种簿册等，是极珍贵的第一手历史资料。从宣统元年国库房损坏搬出存放后，几经迁徙、几易主人，潮湿腐烂、鼠吃虫蛀，损失极为严重。
其中一次主管者——历史博物馆以经费缺乏，曾以大洋4000元的价格将此8000麻袋总计15万斤的档案卖给造纸商拿去造纸。著名考古学家马衡大声疾呼，由傅斯年呈请中央研究院院长蔡元培先生做主，才以1。
8万元将这批几乎要进造纸厂的档案买下，然而已由15万斤减为12、3万斤，少了2万多斤。抢救下这批十分珍贵的档案材料，傅斯年是有大功的。
傅斯年极重视史料和新史料的获得。他在《历史语言研究所之工作旨趣》中说：“能直接研究材料，便进步；凡间接的研究前人所研究或前人所创造之系统，而不繁丰细密地参照所包含的事实，便退步。
凡一种学问能扩张他研究的材料，便进步，不能地便退步。”他重视清档案的抢救整理和殷墟的发掘，目的是取得新材料，扩张新材料。
傅斯年参与了科学发掘河南安阳殷墟的工程。小屯殷墟因出土甲骨出名之后，古董商、药材商蜂拥而至。殷墟现场受到严重破坏。
傅斯年呈请中央研究院院长批准，由史语所考古组正式组织人员去小屯发掘。开始困难重重，一些人阻挠发掘或强制停止发掘。傅斯年亲到开封，上靠南京国民政府的权威，下依河南开明人士的支持，也靠傅斯年的办事才干，人事关系才得疏通好，发掘工作才得顺利进行。
从民国十七年到民国二十六年，傅斯年在百忙中，数次亲自到小屯视察指导。规模最大的一次发掘是第13次，是在民国二十四年夏天。傅斯年偕同法国汉学家伯希和来到安阳。石璋如回忆说：“那时是殷墟第13次发掘，所用人力在三百人以上，为殷墟发掘以来规模最大的一次，也是中国的考古工作在国际间最煊赫的时期。
约在五月中旬，气候已经相当的热了，他和法国的东方学者伯希和先生到达安阳……伯希和先生对着那样伟大的陵墓，那样排列整齐的小墓，那样大量并精美的灿烂的器物，在孟真所长面前，不断地惊讶和赞叹！”九·一八事变以后，日军侵华形势日急，殷墟发掘被迫停止下来。
傅斯年是北京大学培养出来的，对北大特有感情，在他一生的事业中，对北大也是特有贡献的。20世纪30年代是北大辉煌的盛世，教授阵营盛极一时，名家胡适、傅斯年、钱穆、陶希圣、孟森、汤用彤等都是北大教授，陈寅恪等都在北大讲课。
当时蒋梦麟是北大校长，但推动北大盛世出现的却是胡适、傅斯年，尤其是傅斯年。蒋梦麟回忆说：“当我在民国十九年回北京大学时，孟真因为历史语言研究所搬到北京，也在北京办公了。九·一八事变后，北平正在多事之秋，我的参谋就是适之、孟真两位，事无大小，都就商于两位。他们两位代北大请到了好多位国内著名的教授，北大在北伐成功以后之复兴，他们两位的功劳实在太大了。”
傅斯年对北大的第二次贡献，是在抗日战争胜利之后。抗日战争胜利后，国民政府任命胡适为北大校长。时胡在美国，回国之前，北大校长由傅斯年代理。从敌伪手里接办北京大学，有很多棘手问题，如对日本统治下的北京大学的教职员如何处理便是一个问题。
傅斯年决定一个不用。他给夫人俞大彩写信说：“大批伪教职员进来，这是暑假后北大开办的大障碍，但我决心扫荡之，决不为北大留此劣根。”把困难解除，把“天下”扫平，为胡适回校铺好道路，这是傅斯年做代理校长以报胡适的决心。他给夫人的信又说：“实在说在这样局面下，胡先生办事远不如我，我在这几个月给他打平天下，他好办下去。”